Đốt cháy là một quá trình vật lý và hóa học kèm theo sự giải phóng nhiệt và phát xạ ánh sáng. Sự đốt cháy có thể là bất kỳ phản ứng hóa học tỏa nhiệt nào, cả sự kết hợp của các chất và sự phân hủy của chúng. Ví dụ, vụ nổ axetylen là phản ứng phân hủy của nó.
Quá trình cháy đòi hỏi một số điều kiện nhất định: chất dễ cháy có thể cháy độc lập sau khi loại bỏ nguồn đánh lửa, không khí (oxy) và nguồn đánh lửa có nhiệt độ nhất định và lượng nhiệt dự trữ đủ. Nếu thiếu một trong các điều kiện này thì sẽ không có quá trình cháy.
Chất dễ cháy có thể ở bất kỳ trạng thái kết tụ nào (rắn, lỏng, khí). Nguồn đánh lửa có thể là ngọn lửa, tia lửa điện, vật thể nóng lên và nhiệt tỏa ra do phản ứng hóa học, trong quá trình làm việc cơ học, từ hồ quang điện giữa các dây dẫn, v.v.
Sau khi quá trình đốt cháy xảy ra, nguồn đánh lửa liên tục là vùng đốt, tức là khu vực xảy ra phản ứng với sự giải phóng nhiệt và ánh sáng. Có thể đốt cháy ở một tỷ lệ định lượng nhất định của chất dễ cháy và chất oxy hóa. Ví dụ, trong quá trình đốt cháy các chất trong không khí của vùng đốt, nồng độ oxy ít nhất phải đạt 16-18%. Quá trình đốt cháy dừng lại khi hàm lượng oxy trong không khí giảm xuống dưới 10%. Tuy nhiên, hiện tượng cháy âm ỉ cũng có thể xảy ra khi không khí chứa 3% oxy.
Ngoại lệ chủ yếu là các chất dễ nổ, quá trình đốt cháy xảy ra do các chất oxy hóa có trong thành phần của chúng. Các phân tử của các chất như clorat, nitrat, cromat, oxit, peroxit và các chất khác có chứa các nguyên tử oxy tự do. Khi đun nóng và đôi khi khi tiếp xúc với nước, những chất này sẽ giải phóng oxy, hỗ trợ quá trình đốt cháy.
Vụ nổ là một trường hợp cháy đặc biệt, trong đó một lượng lớn nhiệt và ánh sáng được giải phóng ngay lập tức. Các khí sinh ra, giãn nở nhanh chóng, tạo ra áp suất rất lớn lên môi trường, trong đó xuất hiện một làn sóng không khí hình cầu di chuyển với tốc độ cao. Trong những điều kiện nhất định, hỗn hợp khí, hơi và bụi với không khí có thể gây nguy cơ nổ. Điều kiện để xảy ra vụ nổ là sự có mặt của một nồng độ nhất định hỗn hợp khí, bụi hoặc hơi nước-không khí và xung (ngọn lửa, tia lửa điện, va đập) có khả năng làm nóng hỗn hợp đến nhiệt độ tự bốc cháy.
Đốt cháy là một quá trình hóa học phức tạp, có thể xảy ra không chỉ khi các chất bị oxy hóa bằng oxy mà còn xảy ra khi chúng kết hợp với nhiều chất khác. Ví dụ, phốt pho, hydro, sắt nghiền (mùn cưa) cháy trong clo, cacbua kim loại kiềm bốc cháy trong môi trường clo và carbon dioxide, đồng cháy trong hơi lưu huỳnh, v.v.
Các chất có thành phần hóa học khác nhau sẽ cháy khác nhau. Ví dụ, chất lỏng dễ cháy tạo ra nhiệt nhanh hơn gỗ 3-10 lần và do đó có nguy cơ cháy cao. Bất kể trạng thái kết tụ ban đầu, hầu hết các chất dễ cháy khi đun nóng sẽ chuyển sang pha khí và trộn với oxy trong khí quyển, tạo thành môi trường dễ cháy. Cái này! quá trình này được gọi là nhiệt phân. Khi các chất cháy, carbon dioxide, carbon monoxide và khói được giải phóng. Khói là hỗn hợp các hạt chất rắn cực nhỏ - sản phẩm cháy (than, tro). Carbon dioxide, hay carbon dioxide, là một loại khí trơ. Với nồng độ đáng kể của nó trong phòng (8-10% theo thể tích), một người sẽ bất tỉnh và có thể chết vì ngạt thở. Carbon monoxide là một loại khí không màu, không mùi, có đặc tính độc mạnh. Khi tỷ lệ thể tích của carbon monoxide trong không khí trong nhà từ 1% trở lên, cái chết gần như xảy ra ngay lập tức.
Đặc tính nguy hiểm cháy của các chất dễ cháy được xác định bởi một số chỉ số đặc trưng.
Chớp nhoáng là sự đốt cháy nhanh chóng của hỗn hợp hơi của một chất với không khí khi đưa ngọn lửa vào nó. Nhiệt độ thấp nhất của một chất dễ cháy mà tại đó hơi hoặc khí được hình thành trên bề mặt của nó có thể bốc cháy trong không khí từ nguồn đánh lửa bên ngoài được gọi là điểm chớp cháy. Điểm chớp cháy, được xác định trong các điều kiện thử nghiệm đặc biệt, là chỉ số xác định gần đúng chế độ nhiệt mà tại đó chất dễ cháy trở nên nguy hiểm.
Đánh lửa là quá trình đốt cháy xảy ra dưới tác động của nguồn đánh lửa và kèm theo sự xuất hiện của ngọn lửa. Nhiệt độ của chất dễ cháy mà tại đó xảy ra quá trình cháy ổn định sau khi đánh lửa được gọi là nhiệt độ bắt lửa.
Đốt cháy tự phát là sự bốc cháy của một chất mà không cung cấp nguồn đánh lửa cho nó, kèm theo sự xuất hiện của ngọn lửa. Nhiệt độ thấp nhất mà quá trình này bắt đầu, tức là khi quá trình oxy hóa chậm chuyển sang quá trình đốt cháy, được gọi là nhiệt độ tự bốc cháy. Nhiệt độ này cao hơn đáng kể so với nhiệt độ bắt lửa của chất.
Khả năng của một số chất, được gọi là pyrophoric (sản phẩm thực vật, than đá, bồ hóng, giẻ lau dầu, các nguồn cung cấp tàu khác nhau, v.v.), tự bốc cháy trong quá trình nhiệt, hóa học hoặc vi sinh được tính đến khi phát triển các biện pháp phòng cháy.
Các đặc tính vật lý và hóa học của tất cả các chất nguy hiểm có thể tự bốc cháy khi trộn lẫn với nhau, khi chất này tiếp xúc với các hoạt chất khác và các thông tin khác được quy định trong Quy tắc vận chuyển hàng hóa nguy hiểm bằng đường biển (RID), được sử dụng trong thực tế hàng hải. Khi vận chuyển hàng nguy hiểm, tất cả thành viên phi hành đoàn được hướng dẫn thực hiện các biện pháp phòng ngừa khi xử lý: các chất cụ thể được vận chuyển.
Cường độ cháy còn phụ thuộc vào trạng thái vật lý của chất. Các chất bị nghiền nát và phân tán cháy mạnh hơn các chất có khối lượng lớn hoặc dày đặc.
Bụi công nghiệp gây ra nguy cơ hỏa hoạn đáng kể. Nó có diện tích bề mặt và công suất điện lớn, do đó nó có đặc tính thu được điện tích tĩnh điện do chuyển động, ma sát và tác động của các hạt bụi với nhau cũng như chống lại các hạt không khí. Vì vậy, khi xếp dỡ hàng rời phải thực hiện các biện pháp phòng cháy theo đúng hướng dẫn.
Theo mức độ dễ cháy, tất cả các chất và vật liệu được chia thành bốn loại: không cháy, khó bắt lửa, khó bắt lửa (tự dập tắt) và dễ cháy.
Chất lỏng dễ cháy thường được chia thành ba loại tùy thuộc vào điểm chớp cháy, được xác định trong các điều kiện thử nghiệm đặc biệt trong phòng thí nghiệm: I - có điểm chớp cháy hơi dưới + 23 ° C; II - có nhiệt độ bốc hơi trong khoảng từ +23 đến +60°C; III - có điểm chớp cháy hơi trên +60°C.
Hàng hóa lỏng dễ cháy được chia thành chất lỏng dễ cháy (FLL) và chất lỏng dễ cháy (FL).
Ngược lại, các chất lỏng dễ cháy được chia thành ba loại tùy thuộc vào điểm chớp cháy và nguy cơ cháy của chúng: đặc biệt nguy hiểm, nguy hiểm liên tục, nguy hiểm ở nhiệt độ không khí cao.
Các nhà khoa học, kỹ sư trong và ngoài nước đã tham gia vào quá trình đốt cháy. Người sáng lập mô hình đốt nhiệt hiện đại là V.A. Mikhelson. Tác giả của lý thuyết phản ứng dây chuyền phân nhánh, làm cơ sở cho các nguyên lý của cơ chế cháy là N.N. Semenov. Đã nghiên cứu động học (tốc độ) của các phản ứng đốt hóa học - V.N. Kondratyev, N.M. Emanuel, Zeldovich, Frank-Kamenetsky, Predvoditelev, Belyaev, Andreev, Leypunsky.
Hãy xem xét các khái niệm, thuật ngữ, định nghĩa trong lý thuyết cháy, nổ, điều kiện xuất hiện và phát triển của quá trình cháy, những kiến thức cơ bản về cơ chế nhiệt và dây chuyền đánh lửa và cháy.
Đốt cháy được hiểu là một quá trình oxi hóa khử nhanh chóng với sự giải phóng nhiệt, có khả năng tự lan truyền và thường kèm theo hiện tượng phát sáng và hình thành ngọn lửa. Ví dụ kinh điển về quá trình đốt cháy là phản ứng oxy hóa các chất hữu cơ hoặc carbon với oxy trong khí quyển: đốt than, dầu, củi, v.v.
Quá trình đốt cháy rất phức tạp và bao gồm nhiều quá trình riêng lẻ có mối liên hệ với nhau, cả về mặt vật lý và hóa học.
Tính chất vật lý của quá trình đốt cháy liên quan đến các quá trình truyền nhiệt, truyền khối và chuyển giao trong vùng phản ứng.
Hóa học đốt cháy bao gồm sự xuất hiện của các phản ứng bao gồm một số hành vi cơ bản và liên quan đến sự chuyển electron từ nguyên tử này trong chất này sang chất khác - từ chất khử sang chất oxy hóa.
oxi hóa khử phản ứng đốt cháy có thể liên phân tử và nội phân tử :
– liên phân tử phản ứng xảy ra với sự thay đổi trạng thái oxy hóa của các nguyên tử trong các phân tử khác nhau;
– nội phân tử Phản ứng đốt cháy xảy ra khi có sự thay đổi trạng thái oxy hóa của các nguyên tử trong cùng một phân tử (thường đây là phản ứng phân hủy nhiệt của các chất).
Đốt cháy – một quá trình tương đối nhanh, do đó không phải tất cả các phản ứng đều được phân loại là sự đốt cháy. Phản ứng chậm (oxy hóa ở nhiệt độ thấp, sinh hóa) và quá nhanh (chuyển hóa nổ) không được đưa vào khái niệm đốt cháy.
Sự đốt cháy được gây ra bởi các phản ứng, thời gian của phản ứng này thường được tính bằng giây hoặc phần nhỏ của giây.
Quá trình đốt cháy đi kèm với sự giải phóng nhiệt nên phản ứng tỏa nhiệt dẫn đến quá trình đốt cháy. Đốt cháy là một quá trình tự duy trì nhờ năng lượng; do đó, quá trình đốt cháy được gây ra bởi những phản ứng tỏa nhiệt có tổng nhiệt lượng đủ để tự lan truyền. Trong thực tế, các phản ứng đốt cháy được sử dụng với lượng nhiệt đủ để đạt được hiệu quả có lợi. Các phản ứng tiêu tốn nhiệt từ bên ngoài không được phân loại là phản ứng đốt cháy.
Khái niệm đốt cháy bao gồm rất nhiều phản ứng hóa học giữa các nguyên tố và hợp chất của chúng cũng như phản ứng phân hủy hợp chất.
Sự cháy xảy ra không chỉ do sự hình thành các oxit mà còn do florua, clorua và nitrit; Ngoài ra - borit, cacbua, silicua của một số kim loại. Sự tỏa nhiệt và đốt cháy có thể xảy ra trong quá trình hình thành sunfua và photphua của một số nguyên tố.
Năng lượng, được giải phóng trong quá trình đốt cháy do các phản ứng hóa học, được sử dụng để duy trì quá trình đốt cháy , và một phần của nó tan vào không gian xung quanh . Đứng im (ổn định) quá trình đốt cháy xảy ra khi sự bằng nhau của nhiệt lượng đầu vào và tiêu thụ nhiệt chuẩn bị cho quá trình đốt cháy các phần tiếp theo của chất.
TRONG quá trình đốt yêu cầu 2 giai đoạn :
– tạo ra sự tiếp xúc phân tử giữa thuốc thử và
– sự tương tác của các phân tử với sự hình thành các sản phẩm phản ứng. Tốc độ chuyển hóa sản phẩm ban đầu thành sản phẩm cuối cùng phụ thuộc vào vào tốc độ trộn thuốc thử và tốc độ phản ứng hóa học.
TRONG trường hợp hạn chế đặc tính cháy chỉ có thể được xác định bằng tốc độ tương tác hóa học - hằng số động học và các hệ số ( chế độ đốt động học ), hoặc chỉ tốc độ trộn - khuếch tán ( chế độ đốt khuếch tán ).
Các chất tham gia vào quá trình cháy có thể ở trạng thái khí, lỏng hoặc rắn, trộn lẫn với nhau hoặc không trộn lẫn.
Nếu không có sự tiếp xúc giữa các chất phản ứng trong một hệ thống thì hệ thống đó được gọi là đồng nhất , nếu có giao diện – không đồng nhất.
Sự đốt cháy thường đi kèm với sự phát sáng của các sản phẩm đốt và sự hình thành ngọn lửa. Ngọn lửa là môi trường khí, bao gồm các sản phẩm ngưng tụ phân tán, trong đó xảy ra sự biến đổi vật lý và hóa học của thuốc thử.
Đối với hệ thống khí, toàn bộ quá trình đốt cháy diễn ra trong ngọn lửa. Trong quá trình đốt cháy hệ thống ngưng tụ, một phần biến đổi vật lý và hóa học (gia nhiệt, nóng chảy, bay hơi, phân hủy ban đầu và tương tác của thuốc thử có thể xảy ra bên ngoài ngọn lửa. Quá trình đốt cháy không có lửa được biết đến khi quá trình chỉ xảy ra trong hệ thống ngưng tụ hầu như không có sự hình thành và phân tán khí (đốt cháy hỗn hợp kim loại với phi kim loại).
Ngọn lửa được đặc trưng bởi bức xạ nhìn thấy được, nhưng ngọn lửa trong suốt cũng được biết đến. Phần nhiệt độ cao nhất của ngọn lửa được gọi là vùng phản ứng chính, mặt trước ngọn lửa.
Sau khi quá trình đốt cháy được bắt đầu, nó sẽ lan rộng ra toàn bộ thể tích. Không giống như vụ nổ, quá trình cháy lan truyền với tốc độ không vượt quá tốc độ âm thanh.
Nếu thuốc thử không được trộn lẫn trước khi bắt đầu đốt thì quá trình đốt cháy và ngọn lửa được gọi là khuếch tán , bởi vì trộn nhiên liệu với chất oxy hóa đạt được bằng cách khuếch tán. Một ví dụ đơn giản là ngọn lửa nến, ở đây chất oxy hóa (oxy) và chất dễ cháy là chất hữu cơ của bấc (vải lanh, bông).
Nếu các chất phản ứng được trộn sẵn (hỗn hợp đồng nhất) thì quá trình cháy được gọi là đốt cháy đồng nhất . Đốt cháy không đồng nhất xảy ra ở giao diện. Một trong các chất phản ứng ở pha ngưng tụ, chất còn lại (oxy) và chất còn lại ở pha khí. Ví dụ về quá trình đốt cháy không đồng nhất là đốt than và kim loại không bay hơi.
Trong công nghệ đốt, điều kiện trộn sơ bộ hoàn toàn các thuốc thử không phải lúc nào cũng được đáp ứng và có thể thực hiện được các chế độ đốt tạm thời.
Tùy thuộc vào bản chất của dòng khí tạo thành ngọn lửa, ngọn lửa tầng và ngọn lửa hỗn loạn được phân biệt. Trong ngọn lửa phân lớp, dòng chảy là phân lớp, phân lớp. Các quá trình truyền và chuyển khối được thực hiện do sự khuếch tán và đối lưu phân tử.
Đốt cháy- một quá trình hóa học kết hợp các chất với oxy, kèm theo sự giải phóng nhiệt và ánh sáng. Để quá trình cháy xảy ra, chất dễ cháy phải tiếp xúc với chất oxy hóa (oxy, flo, clo, ozon) và với nguồn đánh lửa, có khả năng truyền xung năng lượng cần thiết đến hệ thống cháy. Các chất cháy nhanh nhất trong oxy nguyên chất. Khi nồng độ của nó giảm, quá trình đốt cháy chậm lại. Hầu hết các chất ngừng cháy khi nồng độ oxy trong không khí giảm xuống 12...14% và âm ỉ dừng ở mức 7...8% (hydro, carbon disulfide, ethylene oxit và một số chất khác có thể cháy trong không khí ở mức 5% ôxy).
Nhiệt độ tại đó một chất bốc cháy và bắt đầu cháy gọi là nhiệt độ bắt lửa. Nhiệt độ này không giống nhau đối với các chất khác nhau và phụ thuộc vào bản chất của chất đó, áp suất khí quyển, nồng độ oxy và các yếu tố khác.
Tự đánh lửa - một quá trình đốt cháy gây ra bởi nguồn nhiệt bên ngoài và làm nóng một chất mà không tiếp xúc với ngọn lửa.
Nhiệt độ tự bốc cháy - Nhiệt độ thấp nhất của một chất dễ cháy tại đó xảy ra tốc độ phản ứng tỏa nhiệt tăng mạnh, kết thúc bằng sự hình thành ngọn lửa. Nhiệt độ tự bốc cháy phụ thuộc vào áp suất, thành phần của chất dễ bay hơi và mức độ nghiền của chất rắn.
Các loại quá trình đốt cháy sau đây được phân biệt: chớp nhoáng, đốt cháy, đánh lửa, đốt cháy tự phát.
Tốc biến- Đốt cháy nhanh hỗn hợp dễ cháy, không kèm theo sự hình thành khí nén.
Điểm sáng- nhiệt độ thấp nhất của chất dễ cháy mà tại đó hơi hoặc khí được hình thành trên bề mặt của nó có thể bốc cháy từ nguồn đánh lửa nhưng tốc độ hình thành của chúng vẫn không đủ cho quá trình đốt cháy tiếp theo.
Ngọn lửa- sự xuất hiện của quá trình cháy dưới tác động của nguồn đánh lửa.
Đánh lửa- lửa kèm theo sự xuất hiện của ngọn lửa.
Điểm sáng- nhiệt độ thấp nhất của một chất mà tại đó, trong các điều kiện thử nghiệm đặc biệt, chất này phát ra hơi và khí dễ cháy với tốc độ mà sau khi bốc cháy sẽ xảy ra quá trình cháy ổn định. Nhiệt độ bắt lửa luôn cao hơn một chút so với điểm chớp cháy.
Tự bốc cháy - quá trình tự làm nóng và đốt cháy một số chất sau đó mà không tiếp xúc với nguồn đánh lửa mở.
Đốt cháy tự phát hóa học là kết quả của sự tương tác giữa các chất với oxy trong không khí, nước hoặc giữa các chất đó. Dầu thực vật, mỡ động vật và giẻ lau, giẻ lau, bông gòn ngâm trong đó dễ tự bốc cháy. Sự gia nhiệt của các chất này xảy ra do các phản ứng oxy hóa và trùng hợp, có thể bắt đầu ở nhiệt độ bình thường (10...30 ° C). Axetylen, hydro, metan trộn với clo tự bốc cháy dưới ánh sáng ban ngày; oxy nén gây ra sự đốt cháy tự phát của dầu khoáng; axit nitric - dăm gỗ, rơm rạ, bông.
ĐẾN sự đốt cháy tự phát của vi sinh vật Nhiều sản phẩm cây trồng dễ gặp phải tình trạng này - ngũ cốc thô, cỏ khô, v.v., trong đó, ở một độ ẩm và nhiệt độ nhất định, hoạt động sống còn của vi sinh vật tăng cường và hình thành một mạng nhện (nấm). Điều này gây ra sự gia tăng nhiệt độ của các chất đến giá trị tới hạn, sau đó xảy ra quá trình tự tăng tốc của các phản ứng tỏa nhiệt.
Sự cháy tự phát do nhiệt xảy ra trong quá trình làm nóng bên ngoài ban đầu của một chất đến một nhiệt độ nhất định. Dầu thực vật bán khô (hướng dương, hạt bông, v.v.), vecni và sơn nhựa thông có thể tự bốc cháy ở nhiệt độ 80...100 ° C, mùn cưa, vải sơn - ở 100 ° C. Nhiệt độ tự bốc cháy càng thấp thì chất đó càng nguy hiểm về cháy.
Hỏa hoạn là sự cháy không kiểm soát được, phát triển theo thời gian và không gian, nguy hiểm cho con người và gây thiệt hại về vật chất.
Các yếu tố gây cháy nguy hiểm cho con người bao gồm ngọn lửa trần, tia lửa điện, nhiệt độ tăng cao, sản phẩm cháy độc hại, khói, hàm lượng oxy giảm và sự sụp đổ của các tòa nhà hoặc công trình lắp đặt.
Đốt cháy là một phản ứng vật lý và hóa học xảy ra nhanh chóng, kèm theo sự giải phóng nhiệt và khói, xuất hiện ngọn lửa hoặc âm ỉ. Trong điều kiện bình thường, quá trình cháy là quá trình oxy hóa hoặc kết hợp của chất dễ cháy với oxy trong không khí. Tuy nhiên, một số chất (ví dụ, axetylen nén, nitơ clorua, ozon) có thể phát nổ nếu không có oxy, tạo ra nhiệt và ngọn lửa. Do đó, quá trình đốt cháy có thể là kết quả của các phản ứng không chỉ của sự kết hợp mà còn của sự phân hủy. Người ta cũng biết rằng hydro và nhiều kim loại có thể cháy trong môi trường có clo, đồng trong hơi lưu huỳnh, magie trong khí carbon dioxide, v.v.
Sự đốt cháy nguy hiểm nhất xảy ra khi chất dễ cháy bị oxy hóa bởi oxy trong khí quyển. Trong trường hợp này, cần phải có nguồn đánh lửa có khả năng cung cấp lượng năng lượng cần thiết cho hệ thống dễ cháy. Các nguồn gây cháy phổ biến nhất là: tia lửa điện xuất hiện khi thiết bị điện gặp trục trặc, va chạm với thân kim loại, hàn, rèn; nhiệt do ma sát; thiết bị sưởi ấm công nghệ; thiết bị bắn; nhiệt nén đoạn nhiệt; phóng tia lửa điện; quá nhiệt của các tiếp điểm điện; phản ứng hóa học xảy ra khi tỏa nhiệt.
Nhiệt độ gia nhiệt của các nguồn này là khác nhau. Như vậy, tia lửa điện phát sinh do va chạm với thân kim loại có thể có nhiệt độ lên tới 1900°C thì ngọn lửa của que diêm sắp cháy. Ở nhiệt độ 800°C, trống truyền động của băng tải đai khi trượt lên tới 600°C, nhiệt độ phóng điện đạt tới 10.000°C và các phản ứng hóa học gần như hoàn thành ngay lập tức.
Quá trình đốt cháy có thể hoàn thành hoặc không đầy đủ. Khi đốt cháy hoàn toàn lượng oxy dư thừa, sản phẩm phản ứng là carbon dioxide, nước, nitơ và sulfur dioxide. Quá trình đốt cháy không hoàn toàn xảy ra khi thiếu oxy; sản phẩm của quá trình đốt cháy trong trường hợp này là các chất độc hại và dễ cháy - carbon monoxide, rượu, xeton, aldehyd, v.v. Để đốt cháy hoàn toàn một chất dễ cháy, cần có một lượng không khí nhất định : 1 kg gỗ - 4,18, than bùn - 5 ,8, propan - 23,8 m3.
Quá trình đốt cháy có thể được hình dung như sau. Khi một xung nhiệt được đưa vào, môi trường lạnh dễ cháy nóng lên, quá trình oxy hóa mạnh môi trường dễ cháy với oxy xảy ra và nhiệt bổ sung được giải phóng. Điều này dẫn đến sự nóng lên của lớp chất dễ cháy lân cận, trong đó xảy ra phản ứng hóa học mạnh. Với quá trình đốt cháy từng lớp chất dễ cháy như vậy, vùng đốt sẽ di chuyển; tốc độ của chuyển động này quyết định cường độ của quá trình đốt cháy và là đặc tính quan trọng nhất của nó. Quá trình gia nhiệt, oxy hóa và đốt cháy từng lớp tiếp tục cho đến khi cạn kiệt toàn bộ thể tích chất dễ cháy.
Vùng hẹp trong đó chất được làm nóng và phản ứng hóa học xảy ra được gọi là mặt trước ngọn lửa.
Các hệ thống dễ cháy có thể đồng nhất về mặt hóa học hoặc không đồng nhất về mặt hóa học. Hệ thống đồng nhất về mặt hóa học là hỗn hợp của khí, hơi hoặc bụi dễ cháy với không khí, trong đó chất dễ cháy và không khí được trộn đều. Quá trình đốt cháy các hệ thống như vậy được gọi là đồng nhất. Trong các hệ thống không đồng nhất về mặt hóa học, chất dễ cháy và không khí không bị trộn lẫn và có bề mặt tiếp xúc. Đây thường là những vật liệu rắn dễ cháy và quá trình đốt cháy của chúng được gọi là không đồng nhất.
Tổng thời gian cháy của hỗn hợp dễ cháy tg bao gồm thời gian cần thiết để chất dễ cháy tiếp xúc với oxy τ tới và thời gian xảy ra phản ứng oxy hóa hóa học τ x
Tùy thuộc vào tỷ lệ của hai thuật ngữ này, quá trình đốt cháy được phân biệt giữa khuếch tán và động năng. Khi đốt các chất rắn dễ cháy, thời gian cần thiết để oxy thẩm thấu (khuếch tán) lên bề mặt chất đó dài hơn rất nhiều so với thời gian xảy ra phản ứng hóa học, do đó tốc độ đốt cháy tổng thể hoàn toàn được xác định bởi tốc độ khuếch tán của oxy tới chất dễ cháy. Sự đốt cháy các chất như vậy thường xảy ra nhất trong các đám cháy và được gọi là sự khuếch tán. Sự đốt cháy, tốc độ được xác định bởi tốc độ phản ứng hóa học, được gọi là động học. Kiểu đốt này là điển hình cho các hệ thống dễ cháy đồng nhất.
Có nhiệt độ đốt cháy nhiệt lượng, lý thuyết và thực tế.
Nhiệt độ đốt cháy nhiệt lượng là nhiệt độ mà các sản phẩm của quá trình đốt cháy hoàn toàn được đốt nóng, nếu toàn bộ nhiệt lượng tỏa ra được dùng để đốt nóng chúng thì lượng không khí bằng lượng không khí cần thiết theo lý thuyết, xảy ra quá trình đốt cháy hoàn toàn các chất và nhiệt độ ban đầu là 0°C. Tổn thất nhiệt được coi là bằng không. Nếu nhiệt độ ban đầu của chất cháy và không khí là 0°C thì nhiệt độ cháy theo phép đo nhiệt lượng
trong đó Qn là nhiệt cháy thấp hơn của chất dễ cháy, kcal/kg; V - thể tích sản phẩm cháy, m3/kg; c - nhiệt dung thể tích trung bình của sản phẩm cháy, kcal/m3 độ.
Do đó, nhiệt độ đốt cháy nhiệt lượng chỉ phụ thuộc vào tính chất của chất dễ cháy và không phụ thuộc vào số lượng của nó. Nhiệt độ đốt lý thuyết có tính đến sự mất nhiệt trong quá trình đốt do sự phân ly. Nhiệt độ đốt cháy bằng phép đo nhiệt lượng là nhiệt độ cao nhất đối với chất dễ cháy và được sử dụng để đánh giá định tính. Trong thực tế, trong quá trình đốt cháy luôn có sự thất thoát nhiệt do bức xạ, làm nóng không khí thừa và môi trường.
Nhiệt độ cháy thực tế là nhiệt độ cháy. Có sự khác biệt giữa nhiệt độ cháy bên trong và bên ngoài. Nhiệt độ của ngọn lửa bên ngoài là nhiệt độ của ngọn lửa, nhiệt độ của ngọn lửa bên trong là nhiệt độ của khói trong phòng. Nhiệt độ thực tế phát triển trong quá trình cháy do tổn thất nhiệt ra môi trường, làm nóng các sản phẩm và cấu trúc cháy
luôn thấp hơn lý thuyết 30...50%. Ví dụ, nhiệt độ cháy lý thuyết của xăng là 1730°C, nhiệt độ cháy thực tế là 1400°C.
Hỗn hợp hơi và khí dễ cháy có chất oxy hóa chỉ có khả năng cháy nếu chứa một lượng nhiên liệu nhất định.
Nồng độ thấp nhất của khí dễ cháy mà tại đó có thể xảy ra quá trình cháy được gọi là giới hạn nồng độ dễ cháy thấp hơn (LCFL). Nồng độ cao nhất mà tại đó vẫn có thể xảy ra cháy được gọi là giới hạn nồng độ dễ cháy trên (UCL). Vùng tập trung nằm bên trong các ranh giới này được gọi là vùng đánh lửa. Đánh lửa là sự đánh lửa (bắt đầu đốt cháy) kèm theo sự xuất hiện của ngọn lửa. Đây là quá trình cháy ổn định, lâu dài, không dừng lại ngay cả khi đã loại bỏ nguồn đánh lửa. Giá trị của giới hạn cháy dưới và trên phụ thuộc vào tính chất của hỗn hợp khí, hơi nước và bụi không khí cũng như hàm lượng các thành phần trơ trong hỗn hợp dễ cháy. Thêm khí trơ vào hỗn hợp dễ cháy sẽ thu hẹp diện tích bắt lửa và cuối cùng làm cho nó không bắt lửa. Một số tạp chất làm chậm phản ứng đốt cháy sẽ thu hẹp đáng kể giới hạn cháy. Hoạt động mạnh nhất trong số đó là hydrocacbon halogen hóa. Cả hai đặc tính được ghi nhận đều được sử dụng để ngăn chặn quá trình đốt cháy. Việc giảm áp suất của hỗn hợp xuống dưới áp suất khí quyển cũng thu hẹp diện tích bắt lửa và ở một áp suất nhất định, hỗn hợp trở nên không bắt lửa. Sự gia tăng áp suất của hỗn hợp dễ cháy sẽ mở rộng diện tích đánh lửa, nhưng theo quy luật, không đáng kể. Sự gia tăng nhiệt độ của hỗn hợp dễ cháy sẽ mở rộng diện tích bắt lửa. Giới hạn nồng độ đánh lửa cũng bị ảnh hưởng bởi công suất của nguồn đánh lửa.
Không chỉ có giới hạn nồng độ mà còn có giới hạn nhiệt độ đánh lửa.
Giới hạn nhiệt độ để bốc cháy hơi trong không khí là nhiệt độ của một chất dễ cháy mà tại đó hơi bão hòa của nó tạo thành nồng độ tương ứng với giới hạn nồng độ thấp hơn hoặc cao hơn của quá trình bốc cháy. Nhiệt độ bắt lửa là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó một chất bốc cháy hoặc bắt đầu cháy âm ỉ và tiếp tục cháy hoặc âm ỉ sau khi nguồn đánh lửa được loại bỏ. Nhiệt độ bắt lửa đặc trưng cho khả năng cháy độc lập của một chất. Nếu một chất không có nhiệt độ dễ cháy thì chất đó được phân loại là chất ít cháy hoặc không cháy.
Sự tăng tốc của phản ứng oxy hóa dưới tác động của nhiệt độ dẫn đến sự cháy tự phát. Không giống như quá trình đốt cháy, trong đó chỉ một phần thể tích giới hạn - bề mặt - bốc cháy, quá trình tự bốc cháy xảy ra trong toàn bộ thể tích của chất. Nhiệt độ tự bốc cháy là nhiệt độ thấp nhất mà một chất phải được đun nóng để nó có thể bốc cháy do quá trình oxy hóa tự động tiếp theo. Chỉ có thể tự bốc cháy nếu lượng nhiệt thoát ra trong quá trình oxy hóa vượt quá lượng nhiệt truyền ra môi trường.
Nhiệt độ tự bốc cháy của một chất không phải là hằng số vì nó chủ yếu phụ thuộc vào các điều kiện xác định chất đó. Để có được dữ liệu so sánh, thiết bị thử nghiệm và phương pháp xác định nhiệt độ tự bốc cháy của khí và hơi đã được tiêu chuẩn hóa (GOST 13920-68). Nhiệt độ tối thiểu được xác định bằng phương pháp tiêu chuẩn mà hỗn hợp khí và hơi với không khí phải được làm nóng đồng đều để có thể bốc cháy mà không cần đưa nguồn đánh lửa bên ngoài vào được gọi là nhiệt độ tự bốc cháy tiêu chuẩn.
Một loại tự bốc cháy là sự cháy tự phát, tức là sự cháy do tự làm nóng mà không chịu ảnh hưởng của nguồn đánh lửa. Sự khác biệt giữa sự cháy tự phát và sự cháy tự phát là độ lớn của nhiệt độ. Quá trình đốt cháy tự phát xảy ra ở nhiệt độ môi trường và để đốt cháy tự phát cần phải làm nóng chất từ bên ngoài.
Tài liệu gốc?
CƠ SỞ VẬT LÝ VÀ HÓA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH CHÁY
Các quá trình hóa học trong quá trình đốt cháy. Bản chất của chất dễ cháy. Bài giảng 3
Nguy cơ cháy nổ chất và vật liệu- đây là tập hợp các đặc tính đặc trưng cho khả năng bắt đầu và lan truyền quá trình đốt cháy của chúng.
Hậu quả của quá trình đốt cháy, tùy thuộc vào tốc độ và điều kiện xảy ra, có thể là cháy hoặc nổ.
Nguy cơ cháy nổcác chất và vật liệu được đặc trưng bởi các chỉ số, việc lựa chọn chúng phụ thuộc vào trạng thái tổng hợp của chất (vật liệu) và điều kiện sử dụng nó.
Khi xác định nguy cơ cháy nổ Các chất và vật liệu được phân biệt thành các trạng thái kết tụ sau:
chất khí - các chất có áp suất hơi bão hòa ở điều kiện bình thường (25°C và 101325 Pa) vượt quá 101325 Pa;
chất lỏng - các chất có áp suất hơi bão hòa ở điều kiện bình thường (25°C và 101325 Pa) nhỏ hơn 101325 Pa. Chất lỏng cũng bao gồm các chất rắn nóng chảy có nhiệt độ nóng chảy hoặc nhỏ giọt dưới 50°C;
chất rắn và vật liệu- các chất riêng lẻ và thành phần hỗn hợp của chúng có điểm nóng chảy và điểm nhỏ giọt trên 50°C, cũng như các chất không có điểm nóng chảy (ví dụ: gỗ, vải, than bùn;
bụi - phân tán các chất, vật liệu có kích thước hạt nhỏ hơn 850 micron.
Đốt cháy là phản ứng oxy hóa hóa học của các chất có chứa oxy
Đốt cháy - một trong những quá trình vật lý và hóa học phức tạp đầu tiên mà con người gặp phải vào buổi bình minh của quá trình phát triển. Sau khi làm chủ được quá trình đó, anh ta đã đạt được ưu thế to lớn so với các sinh vật sống và các thế lực tự nhiên xung quanh mình.
Đốt cháy - một trong những hình thức thu nhận và chuyển hóa năng lượng, cơ sở của nhiều quy trình công nghệ sản xuất. Vì vậy, một người không ngừng nghiên cứu và tìm hiểu về các quá trình đốt cháy.
Lịch sử của khoa học đốt cháy bắt đầu với việc phát hiện ra M.V. Lomonosov: “Sự cháy là sự kết hợp của vật chất với không khí”. Khám phá này là cơ sở cho việc phát hiện ra định luật bảo toàn khối lượng của các chất trong quá trình biến đổi vật lý và hóa học của chúng. Lavoisier làm rõ định nghĩa về quá trình cháy: “Đốt cháy là sự kết hợp của một chất không phải với không khí mà với oxy trong không khí”.
Sau đó, các nhà khoa học Liên Xô và Nga A.V. Mikhelson, N.N. Semenov, Ya.V. Zeldovia, Yu.B. Khariton, I.V. Blinov và những người khác.
Quá trình đốt cháy dựa trên các phản ứng oxi hóa khử tỏa nhiệt, tuân theo các định luật động học hóa học, nhiệt động hóa học và các định luật cơ bản khác (định luật bảo toàn khối lượng, năng lượng, v.v.).
Đốt cháy là một quá trình hóa lý phức tạp, trong đó các chất và vật liệu dễ cháy, dưới tác động của nhiệt độ cao, tham gia tương tác hóa học với tác nhân oxy hóa (oxy không khí), biến thành sản phẩm cháy và kèm theo sự tỏa nhiệt mạnh và ánh sáng ánh sáng.
Quá trình đốt cháy dựa trên phản ứng oxy hóa hóa học, tức là kết nối của các chất dễ cháy ban đầu với oxy. Trong phương trình phản ứng đốt hóa học, nitơ, chất có trong không khí, cũng được tính đến, mặc dù nó không tham gia vào các phản ứng đốt cháy. Thành phần không khí theo quy ước được coi là không đổi, chứa 21% thể tích oxy và 79% nitơ (theo trọng lượng, tương ứng là 23% và 77% nitơ), tức là Cứ 1 thể tích oxy có 3,76 thể tích nitơ. Hoặc cứ 1 mol oxy thì có 3,76 mol nitơ. Khi đó, ví dụ, phản ứng đốt cháy metan trong không khí có thể được viết như sau:
CH 4 + 2О 2 + 2´ 3,76 N 2 = CO 2 + 2H 2 O + 2 ´ 3,76 N 2
Nitơ phải được tính đến trong các phương trình phản ứng hóa học vì nó hấp thụ một phần nhiệt lượng tỏa ra do phản ứng đốt cháy và là một phần của sản phẩm đốt cháy- khí thải.
Hãy xem xét các quá trình oxy hóa.
oxy hóa hydro được thực hiện bằng phản ứng:
N 2 + 0,5O 2 = H 2 O.
Dữ liệu thực nghiệm về phản ứng giữa hydro và oxy rất nhiều và đa dạng. Trong bất kỳ ngọn lửa thực tế nào (nhiệt độ cao) trong hỗn hợp hydro và oxy, có thể hình thành các gốc * OH hoặc nguyên tử hydro H và oxy O, bắt đầu quá trình oxy hóa hydro thành hơi nước.
Đốt cháy carbon . Carbon sinh ra trong ngọn lửa có thể ở dạng khí, lỏng hoặc rắn. Quá trình oxy hóa của nó, bất kể trạng thái kết tụ, xảy ra do tương tác với oxy. Quá trình đốt cháy có thể hoàn toàn hoặc không hoàn toàn, được xác định bởi hàm lượng oxy:
C + O 2 = CO2(đầy) 2C + O 2 = 2CO (không đầy đủ)
Cơ chế đồng nhất chưa được nghiên cứu (cacbon ở trạng thái khí). Sự tương tác của carbon ở trạng thái rắn được nghiên cứu nhiều nhất. Quá trình này có thể được biểu diễn dưới dạng sơ đồ theo các giai đoạn sau:
1. đưa tác nhân oxy hóa (O 2 ) đến bề mặt pha bằng khuếch tán phân tử và đối lưu;
2. hấp phụ vật lý của các phân tử oxy hóa;
3. sự tương tác của chất oxy hóa bị hấp phụ với các nguyên tử carbon bề mặt và sự hình thành các sản phẩm phản ứng;
4. giải hấp các sản phẩm phản ứng vào pha khí.
Đốt cháy cacbon monoxit . Phản ứng đốt cháy toàn phần của carbon monoxide sẽ được viết CO + 0,5O 2 = CO 2, mặc dù quá trình oxy hóa carbon monoxide có cơ chế phức tạp hơn. Các nguyên tắc chính của quá trình đốt cháy carbon monoxide có thể được giải thích dựa trên cơ chế đốt cháy. của hydro, bao gồm cả phản ứng tương tác của carbon monoxide với hydroxit được hình thành trong hệ thống và oxy nguyên tử, tức là. Đây là một quá trình gồm nhiều giai đoạn:
* OH + CO = CO 2 + H;O + CO = CO 2
Phản ứng trực tiếp CO + O 2 -> CO 2 khó xảy ra, vì hỗn hợp khô thực sự của CO và O 2 có đặc điểm là tốc độ cháy cực thấp hoặc hoàn toàn không thể bốc cháy.
Quá trình oxy hóa nguyên sinh hidrocacbon V.Khí metan cháy tạo thành khí cacbonic và hơi nước:
CH 4 + O 2 = CO 2 + 2H 2 O.
Nhưng quá trình này thực sự bao gồm một loạt các phản ứng trong đó các hạt phân tử có hoạt tính hóa học cao (nguyên tử và gốc tự do) tham gia: * CH 3, * H, * OH. Những nguyên tử và gốc tự do này tuy tồn tại trong ngọn lửa trong thời gian ngắn nhưng đảm bảo tiêu hao nhiên liệu nhanh chóng. Trong quá trình đốt cháy khí tự nhiên, các phức cacbon, hydro và oxy phát sinh, cũng như các phức cacbon và oxy, sự phân hủy chúng tạo ra CO, CO 2, H 2 O. Có lẽ, sơ đồ đốt cháy khí metan có thể được viết là sau:
CH 4 → C 2 H 4 → C 2 H 2 → sản phẩm cacbon + O 2 →C x U y O z → CO, CO2, H2O.
Phân hủy nhiệt, nhiệt phân chất rắn
Khi nhiệt độ của vật liệu rắn dễ cháy tăng lên, các liên kết hóa học bị phá vỡ và hình thành các thành phần đơn giản hơn (rắn, lỏng, khí). Quá trình này được gọi là phân hủy nhiệt hoặc nhiệt phân . Sự phân hủy nhiệt của các phân tử hợp chất hữu cơ xảy ra trong ngọn lửa, tức là ở nhiệt độ cao gần bề mặt cháy. Các kiểu phân hủy không chỉ phụ thuộc vào nhiên liệu mà còn phụ thuộc vào nhiệt độ nhiệt phân, tốc độ thay đổi, kích thước mẫu, hình dạng, mức độ phân hủy, v.v..
Hãy xem xét quá trình nhiệt phân bằng ví dụ về vật liệu rắn dễ cháy phổ biến nhất- gỗ.
Gỗ là hỗn hợp của một số lượng lớn các chất có cấu trúc và tính chất khác nhau. Thành phần chính của nó là hemicellulose (25%), cellulose (50%), lignin (25%). Hemicellulose bao gồm hỗn hợp các pentazan (C 5 H 8 O 4), hexazan (C 6 H 10 O 5), polyuronide. Lignin Nó có tính chất thơm và chứa carbohydrate liên kết với các vòng thơm. Trung bình, gỗ chứa 50% C, 6% H, 44% O. Đây là loại vật liệu xốp, thể tích lỗ rỗng đạt tới 50- 75%. Thành phần chịu nhiệt kém nhất của gỗ là hemicellulose (220- 250°C), thành phần chịu nhiệt tốt nhất- lignin (sự phân hủy mạnh mẽ của nó được quan sát thấy ở nhiệt độ 350- 450°С). Vì vậy, quá trình phân hủy gỗ bao gồm các quá trình sau:
| № trang | Nhiệt độ, °C | Đặc điểm quy trình |
| lên tới 120 - 150 | làm khô, loại bỏ nước liên kết vật lý |
|
| 150 - 180 | Phân hủy các thành phần kém bền nhất (axit luminic) giải phóng CO 2, H 2 O |
|
| 250 - 300 | nhiệt phân gỗ giải phóng CO, CH 4, H 2, CO 2, H 2 O, v.v.; hỗn hợp thu được có khả năng bốc cháy từ nguồn đánh lửa |
| 350 - 450 | Nhiệt phân chuyên sâu với việc giải phóng phần lớn các chất dễ cháy (lên tới 40% tổng khối lượng); hỗn hợp khí bao gồm 25% H2 và 40% hydrocacbon bão hòa và không bão hòa; đảm bảo cung cấp tối đa các thành phần dễ bay hơi cho vùng ngọn lửa; quá trình ở giai đoạn này là tỏa nhiệt; lượng nhiệt tỏa ra đạt tới 5- 6% giá trị nhiệt lượng thấp hơn Q ≈ 15000 kJ/kg |
|
| 500 - 550 | Tốc độ phân hủy nhiệt giảm mạnh; ngừng giải phóng các thành phần dễ bay hơi (kết thúc quá trình nhiệt phân); ở 600°C quá trình sinh sản khí dừng lại |
Quá trình nhiệt phân than và than bùn xảy ra tương tự như gỗ. Tuy nhiên, sự giải phóng chất bay hơi được quan sát thấy ở nhiệt độ khác. Than bao gồm các thành phần chứa carbon cứng hơn, chịu nhiệt và quá trình phân hủy của nó diễn ra ít mạnh mẽ hơn và ở nhiệt độ cao hơn (Hình 1).
Đốt cháy kim loại
Theo tính chất cháy, kim loại được chia thành hai nhóm: dễ bay hơi và không bay hơi. Kim loại dễ bay hơi có T pl.< 1000 K và T kip.< 1500 K . Chúng bao gồm các kim loại kiềm (lithium, natri, kali) và kim loại kiềm thổ (magiê, canxi). Quá trình đốt cháy kim loại được thực hiện như sau: 4 Lý + Ô 2 = 2 Li2O . Kim loại không bay hơi có T pl. > 1000 K và T kip. > 2500 K.
Cơ chế cháy phần lớn được xác định bởi tính chất của oxit kim loại. Nhiệt độ của kim loại dễ bay hơi thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của oxit của chúng. Hơn nữa, sau này là hình thành khá xốp. Khi tia lửa điện được đưa tới bề mặt kim loại, nó sẽ bay hơi và oxy hóa.
Khi nồng độ hơi đạt đến giới hạn nồng độ dễ cháy thấp hơn, nó sẽ bốc cháy. Vùng đốt khuếch tán được thiết lập ở bề mặt, một phần lớn nhiệt được truyền sang kim loại và nó được nung nóng đến điểm sôi.
Hơi sinh ra, khuếch tán tự do qua màng oxit xốp, đi vào vùng đốt. Đun sôi kim loại gây ra sự phá hủy định kỳ màng oxit, làm tăng cường quá trình đốt cháy. Các sản phẩm cháy (oxit kim loại) không chỉ khuếch tán ra bề mặt kim loại, thúc đẩy sự hình thành lớp vỏ oxit kim loại mà còn lan ra không gian xung quanh, nơi chúng ngưng tụ và tạo thành các hạt rắn dưới dạng khói trắng. Sự hình thành khói trắng dày đặc là dấu hiệu trực quan của việc đốt cháy kim loại dễ bay hơi.
Ở các kim loại không bay hơi, có nhiệt độ chuyển pha cao, khi đốt cháy sẽ hình thành trên bề mặt một màng oxit rất đậm đặc, bám dính tốt vào bề mặt kim loại. Do đó, tốc độ khuếch tán hơi kim loại qua màng giảm mạnh và các hạt lớn, chẳng hạn như nhôm hoặc berili, không thể cháy. Theo quy định, các đám cháy của các kim loại như vậy xảy ra khi chúng được đưa vào dưới dạng chip, bột và bình xịt. Chúng cháy mà không tạo ra khói dày đặc. Sự hình thành màng oxit dày đặc trên bề mặt kim loại dẫn đến sự nổ của hạt. Hiện tượng này, đặc biệt thường được quan sát thấy khi các hạt chuyển động trong môi trường oxy hóa ở nhiệt độ cao, có liên quan đến sự tích tụ hơi kim loại dưới màng oxit, sau đó là vụ nổ đột ngột. Điều này tự nhiên dẫn đến sự tăng cường mạnh mẽ của quá trình đốt cháy.
Đốt bụi
Bụi - đây là một hệ thống phân tán bao gồm môi trường phân tán khí (không khí) và pha rắn (bột mì, đường, gỗ, than đá, v.v.).
Sự lan truyền của ngọn lửa qua bụi xảy ra do sự nóng lên của hỗn hợp lạnh bởi dòng bức xạ từ phía trước ngọn lửa. Các hạt rắn, hấp thụ nhiệt từ dòng bức xạ, nóng lên và phân hủy, giải phóng sản phẩm dễ cháy tạo thành hỗn hợp dễ cháy với không khí.
Bình xịt có các hạt rất nhỏ, nhanh chóng cháy khi bốc cháy ở khu vực bị ảnh hưởng bởi nguồn đánh lửa. Tuy nhiên, độ dày của vùng ngọn lửa quá nhỏ nên cường độ bức xạ của nó không đủ để phân hủy các hạt và không xảy ra sự lan truyền tĩnh của ngọn lửa trên các hạt đó.
Bình xịt chứa các hạt lớn cũng không có khả năng cháy cố định. Khi kích thước hạt tăng lên, diện tích bề mặt truyền nhiệt riêng giảm và thời gian cần thiết để làm nóng chúng đến nhiệt độ phân hủy tăng lên.
Nếu thời gian hình thành hỗn hợp hơi-không khí dễ cháy ở phía trước ngọn lửa do sự phân hủy của các hạt vật liệu rắn dài hơn thời gian tồn tại của phía trước ngọn lửa thì quá trình cháy sẽ không xảy ra.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ lan truyền ngọn lửa qua hỗn hợp bụi-không khí:
1. nồng độ bụi (tốc độ lan truyền ngọn lửa tối đa xảy ra đối với hỗn hợp cao hơn một chút so với thành phần cân bằng hóa học, ví dụ, đối với bụi than bùn ở nồng độ 1- 1,5kg/m3);
2. hàm lượng tro (khi hàm lượng tro tăng, nồng độ của thành phần dễ cháy giảm và tốc độ lan truyền ngọn lửa giảm);
Phân loại bụi theo nguy cơ cháy nổ:
tôi lên lớp - bụi dễ nổ nhất (nồng độ lên tới 15 g/m 3);
lớp II - nổ tới 15-65 g/m 3
lớp III - nguy hiểm cháy nhất > 65 g/m 3 T St 250°C;
lớp IV - cháy nguy hiểm > 65 g/m 3 T St > 250°C.
Không có oxy đốt cháy
Có một số chất, khi nhiệt độ của chúng tăng lên trên một mức nhất định, sẽ bị phân hủy hóa học, dẫn đến phát sáng khí khó phân biệt được với ngọn lửa. Thuốc súng và một số vật liệu tổng hợp có thể cháy mà không cần không khí hoặc trong môi trường trung tính (nitơ nguyên chất).
Đốt cháy xenlulo (liên kết - C 6 H 7 O 2 (OH) 3 - ) có thể được biểu diễn dưới dạng phản ứng oxi hóa khử bên trong trong phân tử chứa các nguyên tử oxy có thể phản ứng với carbon và hydro của đơn vị xenlulo.
Hỏa hoạn liên quan amoni nitrat, có thể được duy trì mà không cần cung cấp oxy. Những đám cháy này dễ xảy ra khi có hàm lượng amoni nitrat cao (khoảng 2000 tấn) cùng với chất hữu cơ, đặc biệt là túi giấy hoặc túi đóng gói.
Một ví dụ là vụ tai nạn năm 1947. Con tàu “trại lớn“định cư tại cảng Thành phố Texas với hàng hóa khoảng 2800 tấn amoni nitrat. Ngọn lửa bắt đầu từ một khoang chở hàng chứa amoni nitrat đóng gói trong túi giấy. Thuyền trưởng quyết định không dùng nước dập lửa để không làm hỏng hàng hóa mà cố gắng dập lửa bằng cách đóng cửa hầm trên boong và cho hơi nước vào khoang chở hàng. Các biện pháp như vậy góp phần làm tình hình trở nên tồi tệ hơn, làm ngọn lửa dữ dội hơn mà không tiếp cận được không khí, vì amoni nitrat được đun nóng. Ngọn lửa bắt đầu lúc 8 giờ sáng và lúc 9 giờ. Lúc 15 phút có một vụ nổ. Hậu quả, hơn 200 người tụ tập ở cảng chứng kiến vụ cháy đều thiệt mạng, trong đó có thủy thủ đoàn tàu và phi hành đoàn 2 máy bay 4 người bay vòng quanh tàu.
Vào lúc 13h10 ngày hôm sau, một vụ nổ cũng xảy ra trên một con tàu khác đang vận chuyển amoni nitrat và lưu huỳnh, khiến con tàu đầu tiên bốc cháy ngày hôm trước.
Marshall mô tả một vụ hỏa hoạn bùng phát gần Frankfurt vào năm 1961. Sự phân hủy nhiệt tự phát do băng tải gây ra đã đốt cháy 8.. tấn phân bón, một phần ba trong số đó là amoni nitrat và phần còn lại- chất trơ dùng làm phân bón. Vụ cháy kéo dài 12 giờ. Hậu quả của vụ cháy là một lượng lớn khí độc, trong đó có nitơ, đã được giải phóng.